现浇钢筋混凝土楼板下地图状裂缝成因.docx
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现浇钢筋混凝土楼板下地图状裂缝成因
现浇钢筋混凝土楼板裂缝成因
现浇钢筋混凝土楼板出现裂缝是十分普遍的现象，是工程常见的质量通病，也是长期困扰建筑施工的一个难题。
其特点是:
第一、具有广泛的普遍性。
无论是砖混结构、框架结构还是剪力墙结构，由于近年来住宅结构施工周期缩短，劳务作业人员的技术素质下降，楼板结构裂缝成为多发性的质量问题。
第二、危害性较大。
楼板裂缝不仅对结构安全构成威胁，也降低了建筑物的使用寿命。
第三、处理难度大。
一旦出现楼板裂缝，单纯从技术角度无法处理达到正常水平。
因此，分析现浇钢筋混凝土楼板裂缝的原因具有极强的现实意义。
一、混凝土的收缩变形使楼板产生裂缝
1、浇筑初期（终凝前）的凝缩变形
凝缩变形产生的裂缝发生在混凝土结硬前最初几小时内，通常浇后24h即可观察到。
这种裂缝有两类:
一类是由于塑性混凝土下沉产生的裂缝，在梁、板中都有可能产生;另一类是塑性收缩裂缝，常出现在板中，裂缝逞不规则的鸡爪状或地图状。
凝缩变形产生的裂缝多与混凝土的泌水现象有关。
新浇筑的混凝土经压实后，由于重力作用，重的固体颗粒向下沉，迫使轻的水向上移，即所谓“泌水”。
当固体颗粒彼此支撑不再下沉，或水泥结硬阻碍了它的下沉，泌水即停止。
如混凝土中固体颗粒能不受阻碍地自由下沉，则仅使结硬后混凝土的体积减少，并不会产生裂缝。
塑性收缩裂缝并不受混凝土中钢筋的影响，影响塑性收缩裂缝的主要因素是混凝土表面的干燥速度，当水分蒸发速度超过了泌水速度时，就会产生这种裂缝。
因此凡是能加速蒸发速度的因素（如气温高、相对湿度低、风速大以及混凝土中温度高于周围空气温度）都会促使塑性收缩裂缝的发生。
塑性收缩裂缝的表面宽度有的可达1~2mm.这种裂缝在自由支承板的四角处则很少出现，因为角部的干缩不受约束;相反，如板的边缘受到约束（砖墙等），则将出现与板边呈45°的一系列平行裂缝。
2、硬化过程中的干缩和水化作用引起的自身收缩
自身收缩与干缩一样，在浇筑后相当长的时间约1~2a才会出现，它是由于水的迁移而引起的。
但它不是由于水向外蒸发散失，而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降，形成弯月面，产生所谓自干燥作用，使混凝土体的相对湿度降低和体积减少;水灰比的变化对干燥收缩和自身收缩的影响正相反，即当混凝土的水灰比降低时干燥收缩减少，而自身收缩增大。
如当水灰比大于0.5时，其自身干燥作用和自身收缩与干缩相比可以忽略不计;但是当水灰比减少到0.35时，混凝土内相对湿度会很快降低到80%以下，自身收缩与干缩则相接近。
在硬化混凝土收缩受约束的条件下，收缩应变将导致弹性拉应力，拉应力可被近似看作弹性模量与应变的乘积;当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，材料出现开裂。
但是由于混凝土的粘弹性（徐变），部分应力释放，徐变产生的应力松驰后的残余应力才是决定混凝土是否开裂的关键。
二、材料选用及质量问题使楼板产生裂缝
1、当前水泥供应和使用上存在的问题
（1）水泥品种上的混乱:
大量打着普硅水泥的水泥在混合材料的使用上存在诸多问题，前几年水泥行业在价格上的恶性竞争，使得掺杂使假、违规生产盛行;用户方面包括建设、设计、施工单位对于水泥产品不熟悉，致使水泥品种单一，促成水泥厂造假;
（2）近年水泥供不应求，暴利使得不少资金流入，对水泥生产的不熟悉造成已投产的新型干法生产线质量管理问题成堆，出厂水泥质量难以保证;
（3）政策配套上的不足，如废渣综合利用政策，有不少企业为受这一政策盲目提高混合材的掺量;
（4）用户对不同水泥的特性不了解，主要表现在任何工程、任何部位、任何施工气候条件千篇一律的使用普硅水泥，无论对于确保工程质量还是降低造价都没有好处;水泥采购上只求价格便宜没有重视产品质量和厂家的信誉;对于目前水泥产品的标准混乱现象从采购、管理、使用等方面没有有效的应对措施。
2、商品砼自身特点
目前已普遍采用泵送商品砼进行浇筑，但受剧烈的市场竞争，导致各商品砼厂商以采用大粉煤灰掺量，低价位、低性能的砼处掺剂，以及细度模数低、含泥量较高的中细砂作为降低价格和成本的主要竞争手段。
混凝土强度值对水灰比的变化十分敏感，水、水泥、外掺混合材料等计量偏差，将直接影响混凝土的强度。
而采用含泥量大的砂配制的混凝土收缩大，抗拉强度低，容易因塑性收缩而产生裂缝。
泵送砼坍落度大，易产生局部粗骨料少、砂浆多的现象，此时，砼脱水干缩时，就会产生表面裂缝。
三、施工方法不当使楼板产生裂缝
1、施工荷载过于集中
在楼板混凝土刚刚失去塑性但强度还没有达到一定程度时，最容易受到损害，造成无法修复的缺陷，需要很好的保护。
现代施工节奏较快，往往在混凝土刚刚终凝时即开始上层施工，大量的施工材料、机具、人员等施工荷载，特别是高层结构使用的钢制大模板，经常在楼板中间位置集中堆放，造成楼板中间部位出现大量不规则的微小裂缝。
2、上人操作时间过早
有时为了抢工期，施工人员往往在楼板混凝土强度尚未达到规范要求的1.2MPa时，即开始在上面施工作业，这时楼板受到动荷载的作用，必然在混凝土内部产生微裂缝。
3、模板与支撑有间隙
近年来建筑楼板施工多采用竹胶板做模板，竹胶板铺设后应使用钉子与下面的木方支撑肋钉牢固，否则竹胶板与木方之间会产生空隙，当受到上部压力时，竹胶板会下陷变形（俗称“喘气”）。
混凝土浇注过程中因荷载较小，有时模板不变形，当楼板再承受施工活荷载时，就会产生变形，从而导致楼板混凝土裂缝。
4、拆除墙角模板方法不当
当上层墙体拆除角部钢模板时，施工人员往往图方便，将拆下的角模板直接推倒砸在楼板上，巨大的冲击力经常导致楼板角部出现环状的密集微裂缝。
5、板内埋管集中
现代楼房设计中多采用将各类强电、弱电管线在楼板内暗敷的方式，经常出现楼板内电气埋管集中的现象，集中的塑料埋管占据了较大的楼板截面，形成局部薄弱带，在混凝土终凝前往往在塑料管弹性力作用下产生与管线走向一致的楼板裂缝。
6、重物冲击
在使用塔吊向新浇注的楼板上吊运钢筋、电焊机、料箱（斗）等重量较大的物体时，经常由于指挥控制不当以及下部未垫方木等原因，物体下落速度较快，导致重物直接冲击楼板，产生楼板裂缝。
四、结构设计方面使楼板产生裂缝
1、设计中对多跨连续板边跨的板边往往简化处理为简支，由此而产生的误差在构造上予以配置构造钢筋补强，但所配置的构造钢筋有往往存在直径过细，间距过大。
2、楼板配筋设计中，仅在楼板轴线承重梁处配置了负弯筋，这些钢筋在楼板挠度应变产生负弯矩时起抗力作用，刚性较大;而在楼板中间的配筋设计仅计算支撑平板的正压力负荷，数量较少，所以就显得相对薄弱，容易出现裂缝。
3、对楼板来说，约束最大的位置在四个转角处，因为转角处梁或墙的刚度最大，它对楼板形成的约束也最大，同时沿外墙转角处因受外界气温影响，也是楼板收缩变形最大的部位;一般来说，板内配筋都按平行于板的两条相邻边设置，使得转角处夹角平分线方向的抗拉能力最薄弱，沿外墙转角处的楼板容易出现45°斜向放射状裂缝。
4、楼板内设计的水电管线有不少采用PVC塑料管，PVC塑料管与混凝土的线膨胀系数不一致，在未采取任何措施的情况下，很容易沿水电管线方向出现裂缝。
综上，现浇钢筋混凝土楼板裂缝是工程常见的质量通病，在设计和施工过程中要充分考虑到上述原因，有针对性的加以注意和解决，采用合理的技术措施，裂缝是可以得到控制和预防的。
混凝土是由水泥、细骨料、粗骨料、水和外加剂按照一定比例拌和而成的非匀质脆性材料，为工程中必不可少的建筑材料。
混凝土硬化过程中产生的裂缝不仅影响了美观，还给工程质量留下隐患，施工中必须采取合理的工程技术措施，控制和减少混凝土中裂缝的数量和宽度。
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1裂缝的种类
混凝土裂缝按深度不同分为表层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝;按裂缝开度变化可分为死缝、活缝和增长缝;按产生原因分为温度裂缝、干缩裂缝、钢筋锈蚀裂缝、超载裂缝、碱骨料反应裂缝、地基不均匀沉陷裂缝等。
1.1温度裂缝
大体积混凝土浇筑后，由于水泥水化热使内部混凝土温度升高。
当水化热温升至高峰后，由于环境温度较低，因此混凝土温度开始下降。
降温过程中混凝土发生收缩，在约束条件下，当温降收缩变形大于混凝土极限拉伸变形时，混凝土容易发生裂缝，这种裂缝通常称为温度裂缝。
还有一种温度裂缝是由于混凝土内外温差引起的，例如混凝土遭受寒潮侵袭或夏天混凝土经阳光曝晒后突然下雨，都会使混凝土内部与表层产生很大温差，混凝土表层温度下降，而内部温度基本不降，这样内部混凝土对表层混凝土起约束作用，同样会导致温度裂缝。
1.2干缩裂缝
置于未饱和空气中的混凝土因水分散失而引起的体积缩小变形，称为干缩。
干缩仅是混凝土收缩的一种，干缩扩散的速度比温度的扩散速度要慢1000倍。
正因为干缩扩散速度小，混凝土表面已干缩，而其内部不缩，这样内部混凝土对表面混凝土干缩起约束作用，使混凝土表面产生干缩应力，当混凝土干缩应力大于混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝，称为干缩裂缝。
1.3钢筋锈蚀裂缝
混凝土中钢筋发生锈蚀后，其锈蚀产生的体积比原来增长2~4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，当膨胀应力大于混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝，称为钢筋锈蚀裂缝。
钢筋锈蚀裂缝一般都为沿钢筋长度方向发展的顺筋裂缝。
1.4碱骨料反应裂缝
碱骨料反应主要有碱—硅酸反应和碱—碳酸盐反应，它们都是水泥中的碱和骨料中的某些活性物质如活性SiO2以及变形石英等发生反应而生成吸水性较强的凝胶物质，当反应物增加到一定数量，且有充足水时，就会在混凝土中产生较大的膨胀作用，导致混凝土产生裂缝，称为碱骨料反应裂缝。
此裂缝不同于最常见的混凝土干缩裂缝和荷载引起的超载裂缝，这种裂缝形状及分布与钢筋限制有关，当限制力很小时，常出现地图状裂缝，并在缝中伴有白色浸出物;当限制力强时则出现顺筋裂缝。
1.5超载裂缝
当建筑物遭受超载作用时，其结构构件产生的裂缝称为超载裂缝。
此外，常见的混凝土裂缝还有地基不均匀沉陷裂缝、地基冻胀裂缝等。
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2裂缝形成的原因分析
混凝土裂缝形成的原因非常复杂，往往是多种不利因素综合作用的结果。
据有关统计，施工不规范造成的混凝土裂缝占80%左右，材料质量差或配合比不合理产生的裂缝占15%左右，设计不当引起的裂缝可能占5%。
2.1设计粗糙，建设、监理单位工作随意性大
由于多方面的原因，勘察设计单位无法深入地开展地质勘探工作，隧道围岩类别评价及支护结构设计缺乏科学依据，带有一定的盲目性。
个别建设单位限于自身管理和专业技术水平的欠缺，任意变更原设计。
少数工程由业主的内部人员组成监理机构，监理工作失去独立性。
2.2施工工艺或现场操作不规范
（1）混凝土生产时原材料计量误差大，尤其外加剂的掺加随意性大，没有根据砂、石料的实际含水率及时调整施工用水量，造成混凝土水灰比增大。
此外，在混凝土运输及泵送过程中加水的现象也比较普遍。
（2）采用整体式钢模板台车施工，混凝土浇筑时不振捣或漏振，混凝土均质性差。
（3）盲目追求施工进度，随意提前脱模时间，使低强度混凝土过量承受荷载，破坏了混凝土结构。
脱模后没有进行混凝土的潮湿养护。
（4）夏季施工时砂、石料露天堆放，无切实有效的降温措施，混凝土入模温度高。
冬季施工时采取的防寒保温措施不力。
2.3原材料质量差，配合比设计不合理
水泥品种选择不当，安定性不良，不同批次的水泥混用。
碎石、砂级配差，含泥量超标，碎石中石粉含量大，针、片状物过多，影响了水泥与骨料的胶结。
进行配合比设计时，忽视水泥用量增多对混凝土品质的影响，错误认为水泥用量越多，混凝土强度越高。
对掺合料和外加剂的选用缺乏专业技术人员的指导，往往达不到预期效果。
3裂缝常见修补方法
裂缝修补除了以恢复防水性和耐久性为主要目的外，也可从结构安全及美观角度出发而进行修补。
在满足修补目的的前提下，还必须考虑经济性、明确修补范围及修补规模等。
混凝土裂缝的修补方法很多，归纳起来主要有三大类。
3.1充填法
此法适合于修补较宽的裂缝（裂缝宽度大于0.5mm）。
具体做法是沿裂缝处凿U形或V形槽，槽顶宽约10cm，在槽中充填密封材料。
充填材料可用水泥砂浆、环氧砂浆、弹性环氧砂浆、聚合物水泥砂浆等[2]。
如果钢筋混凝土结构中钢筋已经锈蚀，则将混凝土凿除到能够充分处理已经生锈的钢筋部分，将钢筋除锈。
然后进行防锈处理，再在槽中充填聚合物水泥砂浆或环氧树脂砂浆等材料。
对于活缝，沿裂缝走向开一个U形槽，槽底垫一层与混凝土不粘的材料，再填充弹性嵌缝材料，使其与槽两侧粘结。
这样嵌缝材料沿槽的整个宽度可自由变形，裂缝发生张拉变形时，不会把嵌缝材料拉开。
3.2注入法
注入法分为压力注入法与真空吸入法2种。
压力灌浆法适用于较深较细的裂缝，而真空注入法是利用真空泵使缝内形成真空，将浆材吸入缝内，该法适用于各种表面裂缝的修补。
灌浆材料有水泥浆材、普通环氧浆材、弹性环氧浆材等。
3.3表面覆盖法
这是一种在微细裂缝（一般宽度小于0.2mm）的表面上涂膜，以提高其防水性及耐久性为目的的修补方法，分为涂覆裂缝部分及全部涂覆2种方法。
这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部，对延伸裂缝难以控制其变化。
表面覆盖法所用材料视修补目的及其建筑物所处环境不同而异，通常采用弹性涂膜防水材料、聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。
施工时，首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛、清除表面附着物，用水冲洗干净后充分干燥，然后用树脂充填混凝土表面的气孔，再用修补材料涂覆表面。
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4工程实例
4.1工程简况
辽宁省营口市某地河道整治工程在2008年6月开始新建一座橡胶坝工程，在底板（设计底板厚为1m）混凝土拆模的时候发现立面顺钢筋方向产生了长约0.5m，宽度约为0.3mm的裂缝，而在刚浇筑完4~5h后底板表面产生了多处网状裂缝，宽度约为0.1mm，且表面有白色物体浸出。
经有关技术人员对现场情况深入了解，以及相关检测人员对当天现场水泥、骨料、拌和用水等原材料的取样分析后，发现骨料中的SiO2超标（达到1.5%），且浇筑完混凝土后未及时采取降温措施，导致裂缝的产生。
4.2处理方法
根据实际情况研究决定采用丙乳砂浆作充填材料进行修补。
这种材料具有良好的粘结性能，抗裂、防水、防氯离子渗透、防腐、抗冻、耐磨。
（1）混凝土基底处理。
为了使丙乳砂浆和基底混凝土能很好地粘结，混凝土的表面处理至关重要。
该工程采用钢丝刷刷除表面浮层污物，特殊部位采用钢钎打毛，然后用清水冲洗、润湿，使混凝土基底处于面干饱和状态。
（2）丙乳砂浆配制。
按照配合比称料，分别堆放。
先将丙乳混合均匀，水泥和砂混合均匀后倒入拌和盘中，然后将混合液慢慢倒入水泥砂浆混合物中人工拌和均匀。
一次拌和量控制在10kg为宜。
水灰比在满足和易性要求的前提下尽量选用小水灰比。
（3）人工抹压。
为保证施工质量先用丙乳净浆打底，再抹压砂浆。
厚度控制在5mm左右，要求砂浆层密实，表面平整光滑。
（4）养护。
丙乳砂浆抹压后约4h便产生终凝，此时用农用喷雾器进行喷雾养护。
养护1d后再用毛刷在丙乳砂浆面层上刷一道丙乳净浆。
要求涂匀、密封，待净浆产生终凝结硬后再继续喷雾养护。
养护标准:
砂浆面层始终保持潮湿状态，养护时间为7d。
经过以上对底板混凝土裂缝的处理，橡胶坝工程于2008年10月正式启动运行，运行效果良好。
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